Một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí khoa học iScience tiết lộ rằng rùa là loài động vật có xương sống đầu tiên được biết đến sử dụng hai cơ chế khác nhau để hình thành vảy đầu: một dựa trên tín hiệu di truyền và một cơ chế hoàn toàn cơ học. Phát hiện này nâng cao hiểu biết của chúng ta về sự tiến hóa và mở ra cánh cửa cho những đổi mới công nghệ.
Theo truyền thống, các cấu trúc da như vảy, lông và tóc ở động vật có xương sống bắt nguồn từ các placode, các vùng chuyên biệt của biểu bì được kiểm soát bởi các tín hiệu di truyền được bảo tồn cao. Tuy nhiên, cá sấu là một ngoại lệ: vảy đầu của chúng hình thành thông qua sự gấp vật lý của lớp da đang phát triển. Các nhà khoa học tại Đại học Geneva (UNIGE) hiện đã phát hiện ra rằng rùa kết hợp cả hai quá trình, một cách tiếp cận chưa từng có ở động vật có xương sống.
Sử dụng kính hiển vi ánh sáng 3D và mô hình tính toán, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng các lực vật lý đơn giản là đủ để tạo ra các mẫu không đều được quan sát thấy trong vảy rùa. Các mô hình mô phỏng, điều chỉnh các thông số như độ cứng của mô và tốc độ tăng trưởng, đã quản lý để tái tạo các hình dạng vảy thực tế được nhìn thấy ở các loài rùa khác nhau. Phát hiện này thách thức các mô hình truyền thống của sinh học phát triển.
Từ góc độ tiến hóa, rùa (Testudinata) là họ hàng gần nhất còn sống của cá sấu và chim. Việc rùa và cá sấu chia sẻ cơ chế vật lý để hình thành vảy cho thấy đây là một đặc điểm tổ tiên, có mặt ở tổ tiên chung cuối cùng của nhóm. Nghiên cứu này làm nổi bật vai trò tích cực của vật lý trong quá trình tạo hình thái, quá trình sinh học khiến một sinh vật phát triển hình dạng của nó.
Ngoài tác động học thuật, nghiên cứu này mở ra cánh cửa cho những đổi mới công nghệ. Bằng cách hiểu cách tự nhiên tạo ra các cấu trúc phức tạp dựa trên các quy tắc vật lý đơn giản, các cơ hội nảy sinh cho những tiến bộ trong lĩnh vực bắt chước sinh học, y học tái tạo và thiết kế vật liệu. Nghiên cứu này chứng minh cách gấp cơ học có thể định hình các mẫu sinh học, cung cấp các giải pháp thực tế lấy cảm hứng từ thiên nhiên.